1、桥梁工程期刊 ASCE/2009 年 7 月至 8 月 第 1 页 中文 4400 字， 3300 单词， 1.6 万英文字符 出处： He X J, Fan L C, Zhu H M, et al. 3D Coordinating Relations between Steel Cables and Concrete of Prestressed Concrete Beam BridgesJ. Journal of Bridge Engineering, 2009, 14(4):279-284. 钢索和预应力混凝土梁桥之间的三维关系协调 何君雄 1；范立础 2；朱洪明 3；叶忠武 4 摘要
2、: 钢索和混凝土之间的相互作用在预应力混凝土桥梁，尤其是在弯预应力混凝 土桥梁中是复杂的。在荷载作用下弯梁桥的最显著的行为是，在垂直弯曲的同时， 在横截面发生扭转，使对弯梁桥的力学分析变得复杂。在索和混凝土（ CRSC）协 调关系的基础上，采用桁架结构有限元法来分析弯梁桥的空间作用。通过这种方 式，所有的预应力过程的效果就可以正确地进行模拟，包括由于混凝土的收缩和 徐变引起的预应力损失。此外，分析间隔钢索束和混凝土的综合反应是很有效 的 。 CRSC 方法的有效性和可靠性体现在我们为斜弯桥开发的分析系统 WXQ2.0 上。 DOI: 10.1061/ ASCE 1084-0702 2009 1
3、4:4 279 CE 数据库主题词 : 桥梁；箱形梁；桥梁；混凝土；梁；预应力；结构模型；三维 分析。 简介 随着桥梁结构技术和交通技术的发展 , 预应力混凝土桥梁已被泛应用，尤其 是弯预应力混凝土桥梁 .该结构有严重弯曲扭耦合，使钢索和混凝土之间的相互 作用机理变得复杂。在薄壁箱形截面的应用中，还是遇到了各种分析上的困难。 许多学者已经取得了很大的成就，比如对扭转和大曲率薄壁箱形梁意的义深远的 理论研究（李 1987），连续弯梁桥的剪力滞效应（彭，王 1998）。 为了研究内 部粘合钢筋束，未连接钢筋束和体外预应力混凝土梁桥，一个钢筋束在其与周围 混凝土黏合性能的基础上，可以被用在预应力混凝
4、土结构的有限元分析（ Kwak and Kim 2006a,b）。 分析高强度预应力混凝土梁的极限荷载时把非线性材料变 形考虑在内，为了评估基于应变的兼容性和强制平衡体外预应力梁的抗弯强度， 开始研究一种改进的粘结折减系数（ Ck 2003; Ck and Kh 2006a,b）。 桥梁工程期刊 ASCE/2009 年 7 月至 8 月 第 2 页 然而，如何对待内部或外部预应力，并考虑钢索和混凝土之间的相互作用进 行线性或非线性的分析仍是值得研究的一个问题。自年初以来，在分析时内部预 应力传统上被视为外部荷载（ Wu 1990;Sun 1995）。这是一个近似相同的方法， 根据复杂情况下的结
5、果，该方法具有一定的局限性，以及一些误差。在大跨度桥 梁，由于结构性应力的需要，不同工作程序的预应力钢索在某些方向上是大曲率 的空间曲线，计算将非常复杂。在这种情况下，如果采用外部负载的近似刺激作 用的方法，结果很容易出现误差。 为了对预应力混凝土梁桥的结构性能有一个更好的理解（包括内部粘结 筋，无粘结筋和体外预应力），本文提出了一种基于协调钢索和混凝土关系的有 限元分析方法（ CRSC），提高了分析的准确度，尤其是弯预应力混凝土桥的分析。 预应力的传统分析方法及其存在的问题 等效负载法（ Wu 1990; Sun 1995）应用在预应力的传统的分析上。该方法 的原理是，从结构中分离预应力索，
6、使两者作为外部负载的影响，然后作为外部 负荷加载到结构计算图表中，以评估预应力的效果。 通过矢量分析，预应力索在端部的重心产生的三维力见式（ 1）和图 1。 图 .1. 预应力索在横截面重心产生的空间力 桥梁工程期刊 ASCE/2009 年 7 月至 8 月 第 3 页 其中 h,Z= 索和结构中心之间的水平距离和垂直距离； Nc， Frc,Fvc=由结构 重心的索在切向和径向，垂直方向产生的力；以及 Tc,Mrc,Mvc= 混凝土重心的 钢索产生的切向径向和垂直方向的瞬时力。 此外，由于沿光束轴线的索的曲率效应，分布式力产生于梁的内部，如图 2。 根据微量元素的平衡，采用 6 平衡微分方程，被称为弗拉索夫方程，如下所示： 桥梁工程期刊 ASCE/2009 年 7 月至 8 月 第 4 页 图 .2. 微量元素分析图 在 Wl,Wr,Wv= 分布力沿着切向，径向和
